[發(fā)明專利]一種基于磁懸浮技術(shù)的橋梁動撓度測量裝置及測量方法

在審

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111692984A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓軼;周正華;章逸;劉旭進
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發(fā)明提出了一種基于磁懸浮技術(shù)的橋梁動撓度測量裝置及測量方法，該裝置包括電磁線圈組、永磁鐵、敞開式光柵尺、導(dǎo)向桿、可調(diào)節(jié)支座和機箱盒。該測量裝置基于磁懸浮原理，利用電磁線圈組產(chǎn)生的電磁斥力為永磁鐵、光柵尺讀數(shù)頭和配重組成的整體提供恒定的豎向力，使該整體的懸浮高度保持不變，光柵尺讀數(shù)頭形成撓度測試中的固定點。測量時機箱盒隨橋梁變形產(chǎn)生豎向移動，光柵尺讀數(shù)頭與光柵尺尺身之間產(chǎn)生絕對位移變化，即是梁橋的撓度值。本發(fā)明應(yīng)用于橋梁動撓度測量，無需設(shè)置外部固定點，既可精準(zhǔn)測量出橋梁的動撓度值；且作業(yè)方式更加靈活，外業(yè)工作強度小，能廣泛適用于各類橋梁動撓度測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁撓度測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于磁懸浮技術(shù)的橋梁動撓度測量裝置及測量方法。

背景技術(shù)

在當(dāng)今土木工程行業(yè)中，撓度測量已廣泛地應(yīng)用于各式橋梁結(jié)構(gòu)上。在橋梁健康監(jiān)測的多項監(jiān)測指標(biāo)中，橋梁的撓度是其中一項非常重要的指標(biāo)數(shù)據(jù)，撓度可以很直接地反映出橋梁現(xiàn)階段的變形狀態(tài)，從中也可以分析出橋梁荷載狀況以及結(jié)構(gòu)剛度是否滿足要求。在橋梁的施工、結(jié)構(gòu)狀態(tài)鑒定、舊橋改造和新橋驗收等工作中，橋梁動靜狀態(tài)下的撓度都是至關(guān)重要的一項數(shù)據(jù)。

目前，常見橋梁撓度的人工測量法主要有百分表測量法、精密水準(zhǔn)儀測量法和全站式測量法等，但人工測量法均存在耗時長、效率低等缺點，且測量現(xiàn)場存局限性。隨著測量技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了不少自動測量技術(shù)，如激光圖像測量法、光電成像測量法和機器人測量法等，這些方法測量精度高，測量便捷，但均需要在橋外設(shè)置固定點，當(dāng)橋梁跨越江、河、山澗等大跨度障礙物時，由于不能布設(shè)固定支架，存在一定的局限性。因此，現(xiàn)有技術(shù)中急需一種可精準(zhǔn)、快速測量大跨度橋梁撓度并且適用性強的測量裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于磁懸浮技術(shù)的橋梁動撓度測量裝置及測量方法，以實現(xiàn)高精度、便捷的動態(tài)測量橋梁撓度值，且不受場地等因素的影響，該裝置及方法廣泛適用于橋梁荷載試驗、健康監(jiān)控等技術(shù)領(lǐng)域。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于磁懸浮技術(shù)的橋梁動撓度測量裝置，包括：

一導(dǎo)向桿，所述導(dǎo)向桿豎直固定于一機箱盒內(nèi)；所述機箱盒固定在待測點處；

一水平設(shè)置的永磁鐵，所述永磁鐵套設(shè)在所述導(dǎo)向桿上；所述永磁鐵遠離所述光柵尺尺身的一側(cè)設(shè)置一配重；所述配重和所述光柵尺讀數(shù)頭配合以保持所述永磁鐵水平設(shè)置；

一敞開式光柵尺；所述敞開式光柵尺包括光柵尺尺身和光柵尺讀數(shù)頭；所述光柵尺讀數(shù)頭豎直固定在所述永磁鐵靠近所述光柵尺尺身的一側(cè)；所述光柵尺尺身固定于所述機箱盒的內(nèi)壁上；

一電磁線圈組，用于驅(qū)動所述永磁鐵和光柵尺讀數(shù)頭處于穩(wěn)定懸浮狀態(tài)，所述電磁線圈組固定在所述機箱盒內(nèi)；所述電磁線圈組位于所述永磁鐵的下方；所述機箱盒處于不同高度位置時，所述電磁線圈組提供的懸浮力等于所述永磁鐵、光柵尺讀數(shù)頭及配重三者的重量之和；

所述機箱盒下降時，所述光柵尺尺身隨所述機箱盒向下移動，所述光柵尺讀數(shù)頭掃描所述光柵尺尺身以獲取橋梁的撓度值。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向桿位于所述電磁線圈組的中心位置；所述機箱盒的底部設(shè)置一可調(diào)節(jié)支座上；所述可調(diào)節(jié)支座包括四個可伸縮的支腳。

優(yōu)選地，所述機箱盒的上表面中心位置設(shè)置一圓水準(zhǔn)泡。

優(yōu)選地，所述敞開式光柵尺選用精度為0.005mm級的高精度光柵尺；所述光柵尺尺身的量程為70mm。

優(yōu)選地，所述光柵尺讀數(shù)頭平行于所述光柵尺尺身。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向桿的上段設(shè)置一限位凸起，所述限位凸起與所述永磁鐵的內(nèi)壁卡合。

優(yōu)選地，所述電磁線圈組由電磁線圈電源提供電源；所述敞開式光柵尺由光柵尺電源提供電源。